ANALISIS PENGARUH KINERJA ROUTING
PROTOCOL AODV DAN DSDV TERHADAP
KONSUMSI ENERGI NODE PADA JARINGAN
MANET
Nazarudin Faruk Assidiq1, Ida Nurcahyani2
Jurusan Teknik Elektro, Universitas Islam Indonesia Jl Kaliurang KM 14.5 Yogyakarta, Indonesia
1[email protected] 2[email protected]
Abstrak— Mobile Ad-hoc Network (MANET) merupakan jaringan nirkabel yang tidak memiliki router terpusat dan mempunyai banyak node dimana masing-masing node memiliki fungsi sebagai host untuk terhubung ke jaringan nirkabel dan juga berfungsi sebagai mobile router yang akan melanjukan paket data yang tersedia kepada node lainnya. Masing-masing node bersifat mobile,
sehingga membutuhkan energi untuk saling
berkomunikasi. Routing merupakan suatu fungsi dari lapisan network untuk menentukan rute dari node pengirim menuju ke node penerima. MANET memiliki tiga protokol routing yaitu Table- Driven routing protocols (proactive), On- Demand routing protocols (reactive) dan Hybrid routing protocol. AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) merupakan salah satu contoh routing reaktif dan DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) merupakan contoh dari routing proaktif. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja routing protocol AODV dan DSDV terhadap konsumsi energi node pada jaringan MANET. Paramater yang dianalisis adalah konsumsi energi dan energi yang tersisa. Penelitian ini menggunakan dua skenario yaitu penambahan node dan penambahan luas area. Pada hasil analisis didapatkan kesimpulan bahwa pada skenario penambahan node konsumsi energi pada AODV lebih hemat dari DSDV dengan selisih 0,887 Joules dan pada penambahan luas area konsumsi energi node pada AODV lebih hemat daripada DSDV dengan rasio perbandingan konsumsi energi sebesar 0,1%.
Kata kunci— MANET, AODV, DSDV, Konsumsi energi, Energi yang tersisa
I. PENDAHULUAN
Kemajuan teknologi yang memberikan banyak pilihan baru dimana jaringan nirkabel dapat membangun jaringan nirkabel dan mengelola sendiri. Mobile Ad-hoc Network
(MANET)merupakan jaringan nirkabel yang tidak memiliki
router terpusat dan mempunyai banyak node dimana masing-masing node memiliki fungsi sebagai host untuk terhubung ke jaringan nirkabel dan juga berfungsi sebagai mobile router
yang akan melanjutkan paket data yang tersedia kepada node
lainnya. Routing merupakan suatu fungsi dari lapisan network
untuk menentukan rute dari node pengirim menuju ke node
penerima. Peran routing protocol di MANET untuk untuk mengatasi node-node dengan sumber daya terbatas. Routing
merupakan suatu fungsi dari lapisan network untuk menentukan rute dari node pengirim menuju ke node
penerima. AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector)
merupakan salah satu contoh routing reaktif dan DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) merupakan contoh dari routing proaktif.
Beberapa karakteristik pada MANET adalah node mobility, topologi yang dinamis, dan otonomi jaringan. Pada MANET node-node selalu bergerak bebas, setiap node dapat saling berkomunikasi dalam lingkup sinyal karena masing-masing node dapat memancarkan sinyal dalam radius tertentu. MANET juga memiliki sifat topologi yang dinamis karena dalam MANET tidak dibutuhkannya access point dan node-node yang selalu aktif bergerak kemana saja maka topologi jaringan pada MANET tidak dapat di prediksi. Pada MANET juga node-node dapat berperan selain sebagai router juga sebagai penerima paket data.
Beberapa masalah yang sering terjadi pada jaringan MANET adalah sumber energi node yang terbatas. Karena masing-masing node yang bersifat mobile sehingga membutuhkan energi untuk saling berkomunikasi dengan
node lainnya. Karena ketika energi pada node-node habis, node-node tidak bisa melakukan komunikasi dengan node
lainnya untuk mengirim dan menerima paket data. Maka dari itu dalam pemilihan routing protocol sebaiknya mempertimbangkan konsumsi energi pada node dahulu sehingga dapat memastikan node-node dapat bertahan ketika saling berkomunikasi.
Penelitian [1] mengatakan bahwa konsumsi energi dan masa pakai routing protocol DSDV lebih baik daripada routing protocol AODV karena disebabkan oleh mobilitas
node dan jumlah paket yang diproses di setiap protokol.
Ad Hoc On -Demand Distance Vector atau AODV merupakan kombinasi dari DSR (Dynamic Source Routing) dan DSDV (Destination Sequenced Distance Vector). AODV merupakan jenis routing protocol on demand. Protokol ini menggunakan mekanisme dari DSR yaitu Route Discovery
dan Route Maintenance, kemudian melibatkan hop–by-hop routing, periodic beacon, sequenced numbers pada DSDV [2].
Penelitian ini berfokus kepada bagaimana pengaruh kinerja routing protocol AODV dan DSDV terhadap konsumsi energi pada jaringan MANET dengan menggunakan perangkat lunak Network Simulator NS-3.27. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan membandingkan konsumsi energi dan energi yang tersisa oleh routing protocol AODV dan DSDV pada jaringan MANET.
II. TINJAUAN PUSTAKA A. MANET (Mobile Ad-Hoc Network
Mobile Ad-hoc Network (MANET) adalah gabungan
node-node yang dapat saling berkomunikasi tanpa memerlukan infrastruktur. Masing-masing node dapat berperan sebagai host yang terhubung ke jaringan nirkabel dan juga dapat sebagai mobile router yang melanjutkan paket data yang tersedia kepada routing protocol yang digunakan.
MANET memiliki karakteristik topologi yang dinamis yang menyebabkan node-node pada MANET bergerak bebas kapan saja dan kemana saja. Gambar 2.1 menjelaskan konfigurasi pada MANET.
GAMBAR 2.1KONFIGURASI MANET
B. Routing Protocol
Routing merupakan suatu fungsi dari lapisan network
untuk menentukan rute dari node pengirim menuju ke node
penerima. Fungsi lain dari routing protocol pada MANET
adalah dapat melakukan adaptasi terhadap perubahan topologi dan trafik yang disebabkan oleh pergerakan node secara acak.
C. Routing Protocol proactive
Routing protocol proactive berupaya untuk menyediakan informasi routing yang selalu up to date di setiap node. Pada setiap node wajibkan untuk mempunyai satu atau lebih tabel untuk menyimpan informasi routing.
Destination Sequenced Distance Vector (DSDV) merupakan Routing Protocol routing proaktif atau table-driven untuk mengatasi routing loop. Pada DSDV, mengirimkan pesan ke jaringan menggunakan sequenced number. Sequenced number juga digunakan pada saat adanya perubahan dalam jaringan, hal ini terjadi karena DSDV menggunakan tablerouting yang juga merupakan sifat dari
routing proaktif yang akan selalu memperbarui informasi secara periodik. Pada saat melakukan update rute, DSDV menggunakan time-driven dan event driven.
DSDV membutuhkan konsumsi energi yang cukup besar karena sifat DSDV yang merupakan routing proaktif dimana DSDV harus selalu memperbaharui routing table secara periodik. Gambar 2.3 menjelaskan cara kerja DSDV [6].
GAMBAR 2.2CARA KERJA DSDV
Dalam Gambar 2.3 menjelaskan cara kerja dari
routing DSDV. DSDV dikenal dimana node sumber yang mengirim paket ke jalur disimpan dalam routing table dan
node lainnya melakukan pembaruan dari routing table mereka. Pada waktu pengiriman paket DSDV sangat kecil daripada routing reaktif karena pada routing reaktif node
pertama melakukan pencarian rute daripada mengirimkan paket. Pada pemeliharaan tabel dalam DSDV sangat mahal ketika ukuran jaringan yang terlalu besar [6].
D. Routing protocol reactive
Pada kelas ini, routing dibuat ketika node sumber membutuhkannya. Pada saat node sumber membutuhkan
routing ke suatu node tujuan, maka akan dilakukan proses
route discovery dalam jaringan. Setelah didapatkan rute, dilakukan proses route maintenance.
Ad hoc On demand Distance Vector merupakan distance vector routing protocol reaktif yang menggunakan metodologi hop-to-hop. Protokol AODV hanya bekerja jika ada request suatu rute. Ketika sebuah node ingin mengetahui rute ke tujuan tertentu, maka akan tercipta permintaan route. Permintaan rute akan dilanjutkan oleh node intermediate
yang membuat rute terbalik untuk dirinya sendiri untuk tujuan.
AODV memiliki route discovery dan route maintenance. Pada Route Discovery terdapat pesan Route Request (RREQ) dan Route Reply (RREP).Route Maintenance terdapat pesan
Route Error (RRER). 3
4
1
2 5
Ketika ada permintaan pengiriman paket data, maka route request (RREQ) akan disebarkan ke node yang ada disekitarnya. Jika RREQ mencapai node dengan rute tujuan, maka selanjutnya akan diteruskan oleh Route Reply (RREP) ke node sumber. ketika node telah menerima RREP, maka
node tersebut akan mengirimkan RREP lagi ke destination sequenced number. Jika pesan benar maka akan dilanjutkan RREP [3]. Gambar 2.3 menjelaskan cara kerja dari RREQ.
GAMBAR 2.3CARA KERJA RREQ
Selama pemeliharaan rute, route error akan bekerja ketika terjadinya pemutusan rute atau rute tidak dapat terdeteksi. Maka dilakukan route maintenance. RRER akan menyebarkan kesalahan rute kepada node sumber [3]. Gambar 2.4 adalah cara kerja RREP pada AODV.
GAMBAR 2.4CARA KERJA RREP E. Network Simulator 3
NS3 adalah network simulator yang bersifat open source yang digunakan untuk mensimulasikan jaringan komputer. Dikembangkan dengan Bahasa C++, NS3 pertama kali dikenalkan pada tahun 2008 [4]. Tujuan dari adanya proyek NS3 ini adalah untuk mengembangkan, lingkungan simulasi terbuka untuk penelitian dalam bidang networking.
NS3 bukan merupakan kelanjutan dari NS2. Salah satu alasan kenapa menggunakan NS3 adalah untuk belajar bagaimana jaringan bekerja. Banyak fitur-fitur yang terdapat pada NS3
untuk mensimulasikan jaringan. Salah satu contoh adalah jaringan pada MANET. Karenanya, NS3 bersifat open source. Maka kita bisa menambah fungsi-fungsi baru core
dalam NS3. Salah satu fitur yang membedakan NS3 dengan
tools lainnya adalah NS3 beroperasi pada sistem Linux, walaupun support juga pada FreeBSD, Cygwin (untuk
windows). Untuk melihat hasil dari simulasi dengan menggunakan NS3 dapat ditampilkan berupa grafik sehingga memudahkan ketika menganalisis hasil [4].
III. METODE PENELITIAN A. Perancangan Program
Gambar 3.2 menjelaskan alur perancangan program yang dilakukan peneliti. Penelitian ini menggunakan NS-3.27. Perancangan program yang terdiri dari menjalankan perintah NS-3.27, konfigurasi parameter jaringan, pembuatan node,
menentukan jenis protokol, menentukan energi awal, lalu program dijalankan, ketika hasil simulasi keluar, kemudian lanjut ke tahap pengambilan data.
BAGAN 3.1PERANCANGAN PROGRAM
s D RREQ RREP S D
X
DATA RREP Menjalankan perintah NS-3.27 MulaiKonfigurasi parameter program
Menentukan jenis protokol Pembuatan node
Hasil simulasi keluar ?
Selesai Menentukan energi awal
Menjalankan program
Pengambilan data dan analisis data Tidak
TABEL 3.1PARAMETER SIMULASI
Energi awal yang digunakan diasumsikan bahwa baterai pada node yang digunakan adalah Alkalin tipe AA dengan tegangan 1.5 V dan arus yang konstan sebesar 1.5 Ma dan jangka waktu hidup sekitar 170 jam [5]. Persamaan untuk menghitung energi awal yang dikeluarkan adalah sebagai berikut :
Energi (dalam Joules) = Power (dalan Watt) x waktu (dalam detik)
ENERGI (DALAM JOULES)=
(1.5𝑥15𝑥10−3)𝑊𝑎𝑡𝑡𝑥(170𝑥300)𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 (3.1)
ENERGI (DALAM JOULE)=1147JOULES
Energi awal yang digunakan untuk melakukan simulasi sebesar 1147 Joules Simulasi ini berjalan selama lima menit. Peneliti melakukan simulasi waktu lima menit karena dari kinerja laptop peneliti yang memiliki keterbatasan. Keterbatasan spesifikasi laptop yang digunakan oleh peneliti juga mempengaruhi simulasi yang dilakukan peneliti karena peneliti menggunakan software virtual machine untuk menjalankan dual OS dalam satu laptop sehingga RAM dan memory terbagi menjadi dua. Hal ini membuat kinerja laptop yang kurang dan membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menjalankan simulasi.
B. Menentukan node
Pada tahap ini, node digunakan sebanyak 50, 100 node
pada masing-masing routing protocol. Penambahan node
pada setiap percobaan berfungsi untuk menganalisis konsumsi energi dan energi yang tersisa pada protokol
routing AODV dan DSDV pada jaringan MANET. Jenis
node yang digunakan adalah random waypoints.
Random waypoints adalah salah satu jenis node yang paling umum digunakan dalam komunitas riset. Node-node
akan bergerak secara acak untuk memilih tujuannya sendiri dengan kecepatan secara acak [6]. Gambar 3.3 adalah model dari random waypoints.
BAGAN 3.2MODEL RANDOM WAYPPOINTS
C. Menentukan protokol
Pada tahap menentukan protokol, peneliti menggunakan jenis protokol UDP (User Datagram Protocol). Pada NS3 terdapat protokol TCP dan UDP, tetapi peneliti hanya menggunakan protokol UDP.
D. Menentukan jenis jaringan
Pada proses jenis jaringan, peneliti menggunakan jaringan WLAN dengan standar 802.11b dengan datarate
sebesar 11Mbps dan frekuensi 2.4 GHz hingga jangkauan 300 meter dengan lingkungan outdoor.
E. Konsumsi energi node
Konsumsi energi node adalah energi yang digunakan oleh node untuk saling berkomunikasi. Ketika simulasi berjalan, node-node pada jaringan MANET berkomunikasi dengan node lainnya untuk mengirim dan menerima paket data.
F. Energi yang tersisa
Energi yang tersisa adalah energi yang belum digunakan oleh node-node pada saat simulasi telah berakhir. Ketika simulasi berjalan, node-node akan bergerak untuk saling berkomunikasi mengirim data dan menerima data. Pada saat itulah peran konsumsi energi bekerja pada masing-masing node dan ketika simulasi berakhir, energi yang belum digunakan node-node adalah yang dinamakan energi yang tersisa. Persamaan untuk menghitung energi yang tersisa adalah sebagai berikut:
𝑅𝑒𝑚𝑎𝑖𝑛𝑖𝑛𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦=𝐼𝑛𝑖𝑡𝑖𝑎𝑙𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦–𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑒𝑑(3. 2)
Parameter Simulasi Nilai
Jumlah node 50,100
Bandwidth 11Mbps
Simulasi area 100x100 m, 300x300 m
Jenis node Random way point
Jenis protokol UDP
Routing protocol AODV, DSDV
Sistem komunikasi MAC/IEEE 802.11b Maximum packet size 1024
Energi awal 1147 Joules
Parameter jaringan Konsumsi energi dan energi yang tersisa 9 5 2 6 4 10 7 3 1 8
IV. HASIL DAN ANALISIS A. Skenario pertama
Skenario yang pertama adalah penambahan node 50 dan 100 dengan luas area 100x100 meter.
GRAFIK 4.1KONSUMSI ENERGI DENGAN 50NODE
Grafik 4.1 menunjukan energi yang dikonsumsi oleh
routing AODV lebih rendah daripada DSDV dengan selisih energi sebesar 0.68 Joules.
GRAFIK 4.2KONSUMSI ENERGI DENGAN 100NODE
Grafik 4.2 menunjukan konsumsi energi pada routing protocol AODV lebih hemat daripada DSDV. Hal tersebut karena ketika simulasi berhenti pada menit kelima, total konsumsi energi yang digunakan oleh AODV sebesar 245.485 Joules. Sedangkan total konsumsi energi yang digunakan pada DSDV ketika simulasi berhenti sebesar 246.372 Joules dengan selisih sebesar 0.887 Joules lebih besar daripada AODV.
TABLE 4.1RASIO KONSUMSI ENERGI
Tabel 4.1 menunjukan rasio konsumsi energi dengan skenario pertama penambahan 50 dan 100 node pada luas area 100x100 meter. Dapat dilihat bahwa perbandingan rasio konsumsi energi pada 50 node sebesar 0,07% dimana konsumsi energi node pada AODV lebih sedikit dari DSDV. Perbandingan rasio konsumsi energi pada 100 node sebesar 0,09% dimana pada AODV lebih sedikit daripada DSDV.
B. Skenario kedua
Skenario yang kedua adalah penambahan luas area 300x300 meter dan menggunakan 50, dan 100 node. Gambar 4.5 menunjukan perbandingan konsumsi energi dengan menggunakan 50 node. Selanjutnya pada Gambar 4.6 menunjukan perbandingan konsumsi energi dengan menggunakan 100 node. Pada Gambar 4.7 menganalisis perbandingan energi yang tersisa dengan 50 node. Pada Gambar 4.8 menunjukan energi yang tersisa dengan 100
node.
GRAFIK 4.5KONSUMSI ENERGI DENGAN 50NODE
Grafik 4.5 menunjukan perbandingan konsumsi energi dengan luas area 300x300m dan menggunakan 50
node. Setelah diamati dari simulasi berjalan pada menit pertama hingga menit kelima, didapatkan kesimpulan bahwa konsumsi energi pada routing protocol AODV lebih hemat
Routing protocol Node Energi yang tersisa Rasio konsumsi energi (%) AODV 50 901,275 24,52% DSDV 50 901,046 24,59% AODV 100 901,515 24,54% DSDV 100 900,628 24,63% 49.2917 98.491 147.692 196.892 245.275 49.656 98.9326 148.234 197.524 245.954 0 200 1 2 3 4 5 ENERGI (JOULES) W A KT U (ME N IT ) DSDV AODV 49.34 98.57 147.819 197.064 245.485 50.199 99.67 149.08 198.493 246.372 0 50 100 150 200 250 300 1 2 3 4 5 Joules Wa kt u (m en it) DSDV AODV 49.287 98.456 147.658 196.858 245.241 49.438 99.101 148.246 197.544 245.995 0 50 100 150 200 250 300 1 2 3 4 5 Joules Wa kt u (m en it) DSDV AODV
daripada DSDV. Hal tersebut karena ketika simulasi berhenti pada menit kelima, total konsumsi energi yang digunakan oleh AODV sebesar 245.241 Joules.
Sedangkan total konsumsi energi yang digunakan pada DSDV ketika simulasi berhenti sebesar 245.995 Joules
dengan selisih sebesar 0.754 Joules lebih besar daripada AODV.
GRAFIK 4.6KONSUMSI ENERGI DENGAN 100NODE
Grafik 4.6 adalah menunjukan perbandingan konsumsi energi dengan luas area 300x300 m dan menggunakan 100 node. Setelah diamati dari simulasi berjalan pada menit pertama hingga menit kelima, didapatkan kesimpulan bahwa konsumsi energi pada routing protocol
AODV lebih hemat daripada DSDV. Hal tersebut karena ketika simulasi berhenti pada menit kelima, total konsumsi energi yang digunakan oleh AODV sebesar 245.44 Joules. Sedangkan total konsumsi energi yang digunakan pada DSDV ketika simulasi berhenti sebesar 246.48 Joules dengan selisih sebesar 1.04 Joules lebih besar daripada AODV.
TABEL 4.2RASO KONSUMSI ENERGI Routing protocol Node Energi yang tersisa Rasio konsumsi energi (%) AODV 50 901,757 24,52% DSDV 50 901,005 24,59% AODV 100 901,56 24,54% DSDV 100 900,518 24,64%
Tabel 4.2 menunjukan rasio konsumsi energi pada skenario kedua yaitu penambahan luas area. Dapat dilihat bahwa pada saat percobaan pertama dengan menggunakan 50
node, rasio perbandingan konsumsi energi antara AODV dan DSDV sebesar 0,07%. Pada percobaan kedua dengan menggunakan 100 node, rasio perbandingan konsumsi energi antara AODV dan DSDV sebesar 0,01%.
V. KESIMPULAN
Setelah melakukan penelitian ini, maka dapat diambil kesimpulan bahwa pada skenario penambahan node dan penambahan luas area, konsumsi energi routing protocol
AODV lebih hemat daripada DSDV pada jaringan MANET. AODV merupakan routing protocol reaktif dimana ketika luas area yang digunakan semakin kecil, maka konsumsi energi yang digunakan semakin rendah karena hop yang digunakan semakin pendek. Sedangkan DSDV merupakan
routing protocol proaktif dimana DSDV terlihat lebih boros karena sifat DSDV yang akan selalu memperbaharui routing table secara periodik.
DAFTAR PUSTAKA
[1] H. Oudani, S. Krit, L. El Maimouni, and J. Laassiri, “Energy Consumption in Wireless Sensor Network : Simulation and Compartative Study of Flat and Hierarchical Routing,” IADIS Int. J. Comput. Sci. Inf. Syst., vol. 12, no. 1, pp. 109–125, 2017.
[2] P. S. Karadge and S. V Sankpal, “A Performance Comparison of Energy Efficient AODV Protocols in Mobile Ad hoc Networks,” Int. J. Adv. Res. Comput. Commun. Eng., vol. 2, no. 1, pp. 1000–1004, 2013. [3] D. U. Purba, R. Primananda, and K. Amron,
“Analisis Kinerja Protokol Ad Hoc On-Demand Distance Vector ( AODV ) dan Fisheye State Routing
( FSR ) pada Mobile Ad Hoc Network,” Pengemb. Teknol. Inf. dn Ilmu Komput., vol. 2, no. 7, pp. 2626– 2634, 2018.
[4] D. Irawan, “Simulasi Model Jaringan Mobile Ad-Hoc ( Manet ) Dengan Ns-3,” Badan Pengkaj. dan Penerapan Teknol. Jakarta. J. Konf. Nas. Sist. dan Inform. 2011; Bali, Novemb. 12, 2011., pp. 335–339, 2011.
[5] R. M. Hutabarat, V. Suryani, and N. D. W. Cahyani, “Analisis Perbandingan Performansi Routing Protokol Destination Sequenced Distance Vector ( Dsdv ) Dan Zone Routing Protocol ( Zrp ) Pada Jaringan Hybrid Ad-Hoc Wireless,” 2011.
[6] N. Mehta and M. Shah, “Performance Evaluation of Efficient Routing Protocols in Delay Tolerant Network under Different Human Mobility Models,”
vol. 8, no. 1, pp. 169–178, 2015. 49.259 98.529 147.776 197.019 245.44 49.989 99.686 149.183 198.589 246.482 0 50 100 150 200 250 300 1 2 3 4 5 Joules Wa kt u (m en it) DSDV AODV
